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骨质疏松症(osteoporosis,OP)是最常见的全身性骨病,已成为全球医疗和社会经济的主要负担。该病也严重制约着现代化养殖业的健康发展,并日益受到养宠家庭的高度重视。因此,OP的防治是世界各国亟待解决的问题。目前OP的治疗策略主要集中于抑制破骨细胞活性或诱导骨形成。蒙医药在防治OP方面有着悠久的临床实践及丰富的临床经验,蕴藏着巨大潜力,可资发掘。蒙药苏格木勒-7(SGML-7)对心肾赫依病、肾虚腰痛、腰酸腿痛等有良效,但其抗OP的作用机制尚不清晰。本课题首先应用网络药理学方法探讨了SGML-7治疗OP的潜在作用机制;其次通过建立维甲酸(retinoic acid,RA)致OP小鼠模型,观察了SGML-7对骨丢失的疗效;然后以小鼠MC3T3-E1细胞为研究对象,考察了SGML-7含药血清对MC3T3-E1细胞成骨活性和功能的影响;同时在动物和细胞试验中,进一步研究了SGML-7治疗OP的分子机制。具体研究内容及结果如下:(1)通过检索TCMSP数据库获取符合筛选标准的SGML-7活性成分55个,并预测出相关作用靶点203个;经疾病靶点数据库Gene Cards、OMIM、TTD、Pharm GKB和Drug Bank共检索出已知的OP相关靶点1329个,与SGML-7预测靶点取交集进而得到共同靶点77个;借助STRING数据库和Cytoscape软件构建共同靶点的PPI网络后筛选出关键共同靶点71个和核心作用靶点8个;最后利用R语言中的Bioconductor和cluster Profiler软件包进行关键共同靶点的GO功能富集和KEGG通路富集分析,分别获得GO生物过程、细胞组分和分子功能条目1810个、15个、99个以及KEGG信号通路157条。结果表明,SGML-7含有多种活性成分,可以作用于MAPK1、JUN、ESR1、TP53、AKT1、NCOA1、FOS等核心靶点,主要参与对药物的反应、多细胞生物过程和对类固醇激素的反应等生物过程,以及调控MAPK信号通路、雌激素信号通路、TNF信号通路等发挥防治OP的作用,其中,MAPK信号通路的富集程度最高。(2)利用RA构建小鼠高转换型OP模型。SPF级健康雌性KM小鼠随机分为对照组(Control)和模型组(Model),Model组小鼠灌服RA(75 mg/Kg/d),以1%羧甲基纤维素(CMC)溶液配制;Control组小鼠灌服同体积1%CMC溶液。连续灌胃2周后,收集小鼠血清,检测Ca、P、骨特性碱性磷酸酶(BALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶5b(TRACP-5b)、骨保护素(OPG)和可溶性核因子κB受体活化因子配体(s RANKL)水平;收集小鼠左右股骨,称重,计算器官指数,并测量其长度和直径;右侧股骨采用双能X射线骨密度分析仪检测骨密度(BMD)和骨矿含量(BMC);左侧股骨用于骨组织石蜡切片的HE染色及骨形态计量学分析。结果表明,与Control相比,Model组小鼠增重缓慢,骨转换率显著增加,股骨长度、直径显著缩短,股骨BMD和BMC显著降低,股骨骨小梁微观结构明显退化。由此说明,RA诱导成功建立了小鼠OP模型,为研究SGML-7对骨丢失的疗效提供了前提。(3)SPF级健康雌性KM小鼠随机分为Control组和Model组,建模成功后,将Model组小鼠随机分为5组:模型组(Model)、阿仑膦酸钠治疗组(Positive,10mg/Kg/week)、SGML-7低剂量组(SGML-L,5 g/Kg/d)、SGML-7中剂量组(SGML-M,10 g/Kg/d)和SGML-7高剂量组(SGML-H,20 g/Kg/d),各组灌胃相应药物。连续治疗8周后,收集小鼠血清,检测骨矿代谢指标及骨转换标志物水平;收集各组小鼠的心脏、肺、肝脏、脾、左右肾脏及左右股骨,称重,计算器官指数,并测量左右股骨的长度和直径;制备肝、肾组织匀浆,用于肝肾功能指标的测定;右侧股骨用于BMD和BMC的检测;左侧股骨用于石蜡切片的HE染色、骨形态计量学及免疫组化(IHC)分析。结果表明,与Model组相比,SGML-7可使骨转换率降低,股骨BMD和BMC升高,股骨骨小梁微观结构得到有效改善,以浓度10 g/Kg/d的疗效最佳;且SGML-7对小鼠各脏器和肝肾功能无毒害作用。IHC分析提示SGML-7可能通过调控ERK1/2和p38 MAPK通路、OPG/RANKL/RANK通路及Runx2促进骨形成,从而达到治疗OP的作用。(4)为进一步理解SGML-7抗OP的分子机制,本研究制备了SGML-7含药血清。以5%空白血清处理为对照,用含有不同浓度(0.3125%、0.625%、1.25%、2.5%和5%)SGML-7的含药血清培养MC3T3-E1细胞,分别检测细胞增殖、分化和矿化结节形成的情况。然后,仍以5%空白血清处理为对照,用5%SGML-7含药血清培养MC3T3-E1细胞[有或无Erk1/2抑制剂(PD98059)或p38 MAPK抑制剂(SB 202190)],通过q RT-PCR检测成骨分化相关基因的表达,通过Western blotting检测ERK1/2和p38 MAPK通路、OPG/RANKL/RANK通路相关蛋白及Runx2的表达情况。结果表明,与5%Blank serum组相比,SGML-7含药血清以浓度和时间依赖性的方式促进MC3T3-E1细胞的增殖和分化;5%SGML-7含药血清可显著促进MC3T3-E1细胞矿化结节的形成,提高Erk1/2和p38的磷酸化水平,增加OPG、RANKL、Runx2蛋白的表达及OPG/RANKL比值,而使用PD98059或SB 202190后,则可抑制上述结果。由此说明,SGML-7含药血清对MC3T3-E1细胞成骨功能和骨形成的促进作用,是通过激活ERK1/2和p38 MAPK通路,进而调控OPG/RANKL/RANK通路及Runx2来实现的。综上可知,SGML-7通过多条信号通路促进成骨细胞分化、成熟来调节骨形成,体现了其在治疗OP时具有“多靶点、多通路”的特点,也提示SGML-7具有开发为抗OP药物的潜力。